JP7404912B2 - 磁心用複合磁性材料前駆体、磁心用複合材料、磁心および電子部品 - Google Patents
磁心用複合磁性材料前駆体、磁心用複合材料、磁心および電子部品 Download PDFInfo
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Description
本発明は、磁心用複合磁性材料前駆体、磁心用複合材料、磁心および電子部品に関する。
特許文献１には、常温において固体である熱硬化性樹脂を含む粉末結合剤、所定の溶剤および磁性粉末を混合して得られる磁心用複合材料が記載されている。
しかし、特許文献１に記載されているように常温において固体である熱硬化性樹脂を用いて磁心を作製する場合には、密度が小さくなりやすく、インダクタンスが十分ではない場合があった。また、常温において液体である熱硬化性樹脂を用いて磁心を作製する場合には、強度が小さくなりやすく、クラックが生じやすい場合があった。
本発明は、密度および強度が高い磁心を得るための磁心用複合材料前駆体および磁心用複合材料を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の磁心用複合材料前駆体は、
磁性粉末とバインダとを含む磁心用複合材料前駆体であって、
前記バインダは、少なくとも下記（Ａ）に示すビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂と、下記（Ｂ）に示すクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、を含み、
前記ビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂の含有量をα（質量部）、前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の含有量をβ（質量部）として、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たすことを特徴とする。
磁性粉末とバインダとを含む磁心用複合材料前駆体であって、
前記バインダは、少なくとも下記（Ａ）に示すビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂と、下記（Ｂ）に示すクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、を含み、
前記ビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂の含有量をα（質量部）、前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の含有量をβ（質量部）として、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たすことを特徴とする。
本発明の磁心用複合材料前駆体は、さらにアミノ基を有するシランカップリング剤を含んでもよい。
本発明の磁心用複合材料前駆体は、さらにリン酸エステル型アニオン界面活性剤を含んでもよい。
本発明の磁心用複合材料前駆体は、さらに硬化促進剤を含んでもよい。
前記硬化促進剤の含有量がエポキシ樹脂の合計含有量を１００質量部として０．５～１０質量部であってもよい。
また、上記の目的を達成するために、本発明の磁心用複合材料は、
磁性粉末とバインダとを含む磁心用複合材料であって、
前記バインダは、少なくとも下記（Ａ）に示すビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂と、下記（Ｂ）に示すクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、を含み、
前記ビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂の含有量をα（質量部）、前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の含有量をβ（質量部）として、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たすことを特徴とする。
磁性粉末とバインダとを含む磁心用複合材料であって、
前記バインダは、少なくとも下記（Ａ）に示すビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂と、下記（Ｂ）に示すクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、を含み、
前記ビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂の含有量をα（質量部）、前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の含有量をβ（質量部）として、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たすことを特徴とする。
本発明の磁心用複合材料は、さらにアミノ基を有するシランカップリング剤を含んでもよい。
本発明の磁心用複合材料は、さらにリン酸エステル型アニオン界面活性剤を含んでもよい。
本発明の磁心用複合材料は、さらに硬化促進剤を含んでもよい。
前記硬化促進剤の含有量がエポキシ樹脂の合計含有量を１００質量部として０．５～１０質量部であってもよい。
本発明の磁心用複合材料前駆体から本発明の磁心用複合材料を得ることができる。そして、本発明の磁心用複合材料を含む磁心は、密度および強度が高い磁心となる。
本発明の磁心は上記の磁心用複合材料を含む。
本発明の電子部品は上記の磁心用複合材料を含む。
以下、本発明を実施形態に基づき説明する。
本実施形態の磁心（コア）および電子部品は、磁性粉末とバインダとを含む磁心用複合材料前駆体を熱硬化させて得られる磁心用複合材料を含む。
本実施形態の磁心用複合材料前駆体に含まれる磁性粉末としては、例えば、Ｆｅ系軟磁性粉末、Ｆｅ－Ｃｏ系軟磁性粉末、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系軟磁性粉末、Ｆｅ－Ｎｉ系軟磁性粉末、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系軟磁性粉末、Ｆｅ－Ｃｒ系軟磁性粉末、Ｆｅ－Ｓｉ系軟磁性粉末を用いてもよい。
磁性粉末がＦｅ－Ｃｏ系軟磁性粉末である場合には、ＦｅおよびＣｏの合計含有量に対するＣｏの含有量は０～４０原子％（０原子％を含まない）であってもよく、２０～４０原子％であってもよい。Ｃｏの含有量を上記の範囲内とすることで比透磁率を高くしやすい。
磁性粉末の一次粒子における大きさにも特に制限はない。例えば、粉末の一次粒子における平均長軸径が３０ｎｍ以上１００μｍ以下であってもよく、１μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。また、平均軸比が１以上１０以下であってもよく、1以上４以下であってもよい。
磁性粉末の形状には特に制限はない。球状であってもよく、針状であってもよく、略針状、回転楕円体状または略回転楕円体状であってもよい。
磁性粉末の一次粒子における平均長軸径および平均軸比の算出方法を以下に示す。
まず、ＴＥＭを用いて、長軸径、短軸径および軸比を測定する粉末の一次粒子を二次元画像にて撮影する。ＴＥＭによる撮影の倍率は、例えば１０万倍以上である。撮影した二次元画像上において、当該粉末に外接する楕円を描き、当該楕円の長軸の長さを長軸径Ｌ１、短軸の長さを短軸径Ｌ２とする。そして、軸比はＬ１／Ｌ２とする。そして、少なくとも１００個の粉末の一次粒子について上記の測定を行い、平均することで平均長軸径および平均軸比が算出できる。
磁性粉末の微細構造には特に制限はない。例えば、非晶質からなっていてもよく、ナノ結晶を含んでいてもよい。磁性粉末がナノ結晶を含むことにより、透磁率が向上しやすくなる。なお、ナノ結晶とは、結晶粒径がナノオーダーである結晶のことである。ナノ結晶の結晶粒径は、例えば５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であってもよい。
また、磁性粉末１粒子に複数のナノ結晶が含まれていることが通常である。したがって、磁性粉末の粒径とナノ結晶の結晶粒径とは異なることが通常である。ナノ結晶の有無およびナノ結晶の結晶粒径はＸＲＤなどを用いて観察することができる。
本実施形態の磁心用複合材料前駆体は、バインダとして少なくとも下記（Ａ）に示すビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂と、下記（Ｂ）に示すクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、を含む。
そして、上記（Ａ）に示すビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂の含有量をα（質量部）とし、上記（Ｂ）に示すクレゾールノボラック型エポキシ樹脂の含有量をβ（質量部）として、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす。０．１≦α／（α＋β）≦０．６を満たしてもよく、０．２≦α／（α＋β）≦０．６を満たしてもよい。
磁心用複合材料前駆体がバインダとして上記（Ａ）に示すエポキシ樹脂および上記（Ｂ）に示すエポキシ樹脂の両方を含み、両者の含有量の割合が所定の範囲内であることにより、得られる磁心の密度と強度との両方を大きくすることができる。特に密度が大きいことでインダクタンスが向上しやすくなり、強度が大きいことでクラックの発生を防ぎやすくなる。
本実施形態に係る磁心用複合材料前駆体および磁心用複合材料では、磁性粉末の含有量を１００質量部として、０．７≦α≦２２．７であってもよく、２．５≦β≦３４．８であってもよい。
一般的に、磁心用複合材料前駆体および磁心用複合材料に含まれるエポキシ樹脂は、固体のエポキシ樹脂または液体のエポキシ樹脂である。
常温において液体であるエポキシ樹脂のみを用いた磁心用複合材料前駆体または磁心用複合材料を用いる場合には、得られる磁心の密度を向上させやすくなる。しかし、液体のエポキシ樹脂と磁性材料とを混練して得られる磁心用複合材料前駆体は流動性が低い。その結果、磁心用複合材料前駆体を金型に均一に充填することが難しい。そして、液体のエポキシ樹脂のみを用いる場合には得られる磁心の強度が低下しやすくなる。
常温において固体であるエポキシ樹脂のみを用いた磁心用複合材料前駆体は、流動性が高い。その結果、磁心用複合材料前駆体を金型に均一に充填することが容易であり、得られる磁心の強度を向上させやすくなる。しかし、得られる磁心に空孔が残存しやすく、得られる磁心の密度が低下しやすい。
ここで、上記（Ａ）に示すエポキシ樹脂は液体のエポキシ樹脂である。上記（Ｂ）に示すエポキシ樹脂は固体のエポキシ樹脂である。本実施形態に係る磁心用複合材料前駆体および磁心用複合材料は、上記（Ａ）に示すエポキシ樹脂と上記（Ｂ）に示すエポキシ樹脂との両方を含む。さらに、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす。０．１≦α／（α＋β）≦０．６を満たしてもよく、０．２≦α／（α＋β）≦０．６を満たしてもよい。
本実施形態に係る磁心用複合材料前駆体および磁心用複合材料は、固体のエポキシ樹脂が多すぎる場合と比較して、得られる磁心に空孔が残存しにくい。そのため、得られる磁心の強度および密度が向上する。また、液体のエポキシ樹脂が多すぎる場合と比較して、金型に均一に充填することが容易である。そして、得られる磁心の強度が特に向上する。
また、本実施形態に係る磁心用複合材料前駆体および磁心用複合材料では、磁性粉末の一次粒子の周囲に上記（Ａ）に示すエポキシ樹脂および上記（Ｂ）に示すエポキシ樹脂の混合物が存在する構造となっている。言いかえれば、磁性粉末の一次粒子の周囲に上記（Ａ）に示すエポキシ樹脂と上記（Ｂ）に示すエポキシ樹脂とのいずれか一方のみが実質的に含まれる被膜が形成される構造とはなっていない。
また、本実施形態に係る磁心用複合材料前駆体および磁心用複合材料は、アミノ基を有するシランカップリング剤を含んでもよい。アミノ基を有するシランカップリング剤を含むことにより、得られる磁心の密度および強度を向上させることができる。
シランカップリング剤は、無機物と反応する官能基と有機物と反応する官能基とを同一分子中に含む。アミノ基を有するシランカップリング剤とは、有機物と反応する官能基がアミノ基であるシランカップリング剤のことである。
アミノ基を有するシランカップリング剤の含有量には特に制限はない。例えば、磁性粉末１００質量部に対して１質量部以上１０質量部以下であってもよく、３質量部以上７質量部以下であってもよい。また、アミノ基を有するシランカップリング剤は第１級アミン、第２級アミン、第３級アミンのいずれでもよい。
また、本実施形態に係る磁心用複合材料前駆体および磁心用複合材料は、分散剤としてリン酸エステル型アニオン界面活性剤を含んでもよい。リン酸エステル型アニオン界面活性剤を含むことにより、得られる磁心の密度を向上させることができる。
アニオン界面活性剤とは、親水基が水中で電離してアニオンとなる界面活性剤のことである。リン酸エステル型アニオン界面活性剤とは、分子構造がリン酸エステルであるアニオン界面活性剤のことである。
リン酸エステル型アニオン界面活性剤の含有量には特に制限はない。例えば、磁性粉末１００質量部に対して１質量部以上１０質量部以下であってもよく、３質量部以上７質量部以下であってもよい。
また、本実施形態に係る磁心用複合材料前駆体および磁心用複合材料は、硬化促進剤を含んでもよい。硬化促進剤を含むことにより、得られる磁心の強度を向上させることができる。
硬化促進剤は、エポキシ樹脂と硬化剤の混合物に混ぜて、硬化反応を促進するために使われる。硬化促進剤としては、第三級アミン類、イミダゾール類、リン化合物などがあり、いずれを使用しても良い。
硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂の合計含有量を１００質量部として、０．５～１０質量部であることが好ましく、１～３質量部であることがさらに好ましい。硬化促進剤の含有量が少ないほど磁心用複合材料の強度が低下しやすくなる傾向があり、硬化促進剤の含有量が多いほど磁心用複合材料の密度が低下しやすくなる傾向がある。
磁心用複合磁性材料前駆体および磁心用複合磁性材料における磁性材料の割合およびＮＶ値には特に制限はない。磁性材料の割合は例えば２０体積％以上５０体積％以下であってもよく、３０体積％以上４０体積％以下であってもよい。ＮＶ値は例えば３０質量％以上５０質量％以下であってもよい。
本実施形態に係る磁心は上記の磁心用複合磁性材料を含んでいればよい。また、磁心の種類にも特に制限はなく、例えば、圧粉磁心であってもよい。また、例えばコイルを埋め込んだ圧粉磁心が上記の磁心用複合磁性材料を含んでいてもよく、上記の磁心用複合磁性材料を含む圧粉磁心にコイルを巻いてもよい。
以下、本実施形態に係る磁心用複合磁性材料前駆体、磁心用複合磁性材料および磁心等の製造方法について説明するが、本実施形態に係る複合磁性材料前駆体等の製造方法は以下の方法に限定されない。
磁性粉末を準備する方法には特に制限はない。所望の組成、微細構造、一次粒子の平均長軸径、および、一次粒子の平均軸比に応じて適宜選択してよい。例えば、Ｆｅ－Ｃｏ系軟磁性粉末を準備する場合には、α－ＦｅＯＯＨ、ＦｅＯまたはＣｏＯ等の化合物からなる原料粉末を加熱還元する公知の方法により作製してもよい。磁性粉末における各元素の含有量を制御することにより、得られる磁性粉末の組成を制御することができる。さらに、磁性粉末の一次粒子の平均長軸長および平均軸比を制御することができる。
得られた磁性粉末と、上記（Ａ）に示すエポキシ樹脂と、上記（Ｂ）に示すエポキシ樹脂と、を混合させて磁心用複合材料前駆体を得ることができる。
上記（Ａ）に示すエポキシ樹脂は、第１硬化剤と、硬化促進剤と、を混合した塗料（以下、塗料１と記載する場合がある）の形で磁性粉末および上記（Ｂ）に示すエポキシ樹脂と混合してもよい。第１硬化剤の種類には特に制限はないが、液体であることが好ましい。例えば、酸無水物系のエポキシ樹脂硬化剤などが挙げられる。硬化促進剤の種類にも特に制限はないが、液体であることが好ましい。例えば、イミダゾール系の硬化促進剤などが挙げられる。
上記（Ｂ）に示すエポキシ樹脂は、第２硬化剤と、硬化促進剤と、有機溶媒と、を混合した塗料（以下、塗料２と記載する場合がある）の形で磁性粉末および上記（Ａ）に示すエポキシ樹脂と混合してもよい。第２硬化剤の種類には特に制限はない。例えば、アミン系のエポキシ樹脂硬化剤、酸無水物系のエポキシ樹脂硬化剤、フェノール系のエポキシ樹脂硬化剤、イミダゾール系のエポキシ樹脂硬化剤などが挙げられる。硬化促進剤の種類にも特に制限はない。例えば、アミン系の硬化促進剤、イミダゾール系の硬化促進剤などを用いてもよい。また、紫外線（ＵＶ）または電子線（ＥＢ）などを照射することで硬化を促進してもよい。硬化促進剤と、ＵＶまたはＥＢなどと、を併用してもよい。有機溶媒の種類は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤を溶解するものであれば特に制限はない。例えば、アセトン、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）などが好適に用いられる。
次に、磁性材料と、塗料１と、塗料２と、を混合する。混合の方法には特に制限はない。例えば、ミキサーミル、ビーズミル、アトライタなどを用いてもよい。混合後に乾燥することで有機溶媒を除去し、磁心用複合材料前駆体を作製することができる。なお、有機溶媒を除去した後に、例えばふるいを用いて整粒してもよい。
次に、得られた磁心用複合材料前駆体から磁心用複合材料を作製する。具体的には、磁心用複合材料前駆体を金型に充填し、プレスすることで圧粉体を得る。
上記のプレスの方法には特に制限はないが、ＷＩＰ（Ｗａｒｍ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ）により行ってもよい。ＷＩＰ時の温度は例えば５０℃以上９０℃以下、圧力は例えば１ｔｏｎ／ｃｍ２以上５ｔｏｎ／ｃｍ２以下としてもよい。ＷＩＰによりプレスを行うことで、より高密度、高強度な成形体とすることができる。
なお、必要に応じてＷＩＰの前に仮プレスを行ってもよい。仮プレス時の温度には特に制限はなく、例えば室温でおこなってもよい。仮プレス時の圧力には特に制限はなく、０．５ｔｏｎ／ｃｍ２程度で十分である。
プレスにより得られた圧粉体を硬化処理することで、磁心用複合材料を作製する。硬化処理の条件には特に制限はないが、酸化されやすい磁性材料の場合には、硬化処理の雰囲気を真空中または不活性雰囲気中とすることが好ましい。硬化処理の温度は１５０℃以上２００℃以下としてもよい。硬化処理の時間は１時間以上５時間以下としてもよい。
磁心用複合材料前駆体および磁心用複合材料に含まれる樹脂の分析方法には特に制限はない。例えば、Ｐｙ－ＧＣ－ＭＳ法（熱分解・ガスクロマトグラフィー・質量分析法）、ＦＴ－ＩＲ法、固体ＮＭＲ法などの方法にて分析することができる。磁心用複合材料前駆体においては、上記（Ａ）に示すエポキシ樹脂および上記（Ｂ）に示すエポキシ樹脂を検出することができる。熱硬化後の磁心用複合材料においては、上記（Ａ）に示すエポキシ樹脂も上記（Ｂ）に示すエポキシ樹脂も検出されない場合がある。しかし、その代わりに、少なくともビスフェノールＡ骨格に由来する分解生成物、ポリプロピレングリコール骨格に由来する分解生成物およびクレゾールノボラック骨格に由来する分解生成物を検出することができる。
また、アミノ基を有するシランカップリング剤およびリン酸エステル型アニオン界面活性剤については、複合磁性材料前駆体であっても、熱硬化後の複合磁性材料であっても、検出することができる。
磁心用複合材料から磁心を作製する方法には特に制限はないが、磁心用複合材料と同様にプレス後の圧粉体に硬化処理を行うことで、十分な密度及び強度を有する磁心を得ることができる。
本実施形態に係る磁心の用途には特に制限はない。磁心を含む電子部品、例えば、コイル部品、ＬＣフィルタ、アンテナ等が挙げられる。
次に、本発明を具体的な実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されない。
（実験例１）
上記（Ａ）に示すビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂１００質量部と、第１硬化剤５０質量部と、硬化促進剤１．５質量部と、を混合して塗料１を作製した。第１硬化剤としては酸無水物系のエポキシ樹脂硬化剤を用いた。硬化促進剤としてはイミダゾールを用いた。
上記（Ａ）に示すビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂１００質量部と、第１硬化剤５０質量部と、硬化促進剤１．５質量部と、を混合して塗料１を作製した。第１硬化剤としては酸無水物系のエポキシ樹脂硬化剤を用いた。硬化促進剤としてはイミダゾールを用いた。
上記（Ｂ）に示すクレゾールノボラック型エポキシ樹脂１００質量部と、第２硬化剤５６質量部と、硬化促進剤１質量部と、をアセトン１５７質量部に溶解させて塗料２を作製した。塗料２の作製において、第２硬化剤としてはビニルフェノールを用いた。硬化促進剤としてはイミダゾールを用いた。
磁性材料と、塗料１と、塗料２と、を表１に記載の割合になるように秤量し、さらに、磁性材料を１００質量部とした場合におけるアセトンの質量が表１に記載の割合となるようにアセトンを秤量して追加混合した。磁性材料としては、Ｆｅ－Ｃｏ系合金ナノ粉末（平均長軸径４５ｎｍ、平均軸比２）を用いた。表１に記載した全ての実施例および比較例において、磁性材料の割合が４０体積％、ＮＶ値が４０質量％である混合物を得た。混合にはミキサーミル（ＳＰＥＸ社製）を用いた。メディアとしてはφ０．５ｍｍのＺｒＯ２を用いた。混合後に遠心分離を行い、さらにフィルタを用いてメディアを除去した。メディアを除去した後に混合物を乾燥してアセトンを除去した。その後、ふるいを用いて整粒し、磁心用複合材料前駆体を作製した。
次に、得られた磁心用複合材料前駆体から磁心用複合材料を作製した。具体的には、磁心用複合材料前駆体１ｇを金型（２４ｍｍ×５．４ｍｍ）に充填し、圧力０．５ｔｏｎ／ｃｍ２、室温で仮プレスを行った。仮プレスを行った後に、圧力２ｔｏｎ／ｃｍ２、温度８０℃でＷＩＰを行い、圧粉体を得た。さらに、圧粉体に対して真空中、１８０℃、３時間の条件で硬化処理を行い、磁心用複合材料を作製した。
各実施例および比較例の磁心用複合材料について、アルキメデス密度および抗折強度を測定した。アルキメデス密度は本技術分野における通常の方法で測定した。抗折強度は３点曲げ試験により測定した。具体的には、３点曲げ試験により破壊荷重を測定し、下記の式に代入することで求めた。ｆが破壊荷重（Ｎ）、Ｌが支点間距離（ｍｍ）、ｗが磁心用複合材料の幅（ｍｍ）、ｈが磁心用複合材料の厚さ（ｍｍ）である。なお、今回の３点曲げ試験ではＬ＝１５ｍｍの装置を用いた。
抗折強度（ＭＰａ）＝（３／２）×ｆ×Ｌ／（ｗ×ｈ２）
抗折強度（ＭＰａ）＝（３／２）×ｆ×Ｌ／（ｗ×ｈ２）
表１より、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす実施例１～４は、α／（α＋β）＝０である比較例１と、α／（α＋β）＝０．８～１．０である比較例２および比較例３と、のいずれと比較しても、抗折強度が向上した。特に、実施例１～４は、比較例１と比較すればアルキメデス密度と抗折強度との両方が優れており、比較例２および比較例３と比較すれば、抗折強度が著しく優れていた。
（実験例２）
塗料１および塗料２を実験例１と同様に作製した。
塗料１および塗料２を実験例１と同様に作製した。
実験例１と同様の磁性材料と、アミノ基を有するシランカップリング剤と、アセトンと、を混合し、ボールミル架台を用いて１６時間、混合した。磁性材料１００質量部に対してアミノ基を有するシランカップリング剤が５．０質量部となるように混合した。メディアとしてはφ０．５ｍｍのＺｒＯ２を用いた。次に、塗料１および塗料２を表２の混合量となるように添加し、磁性材料の割合が４０体積％、ＮＶ値が４０質量％である混合物を得た。混合にはミキサーミル（ＳＰＥＸ社製）を用いた。
ミキサーミルを用いた混合以降の工程は実験例１と同様とした。
表２より、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす実施例５～８は、α／（α＋β）＝０である比較例４と、α／（α＋β）＝０．８～１．０である比較例５および比較例６と、のいずれと比較しても、抗折強度が向上した。特に、実施例５～８は、比較例４と比較すればアルキメデス密度と抗折強度との両方が優れており、比較例５および比較例６と比較すれば、抗折強度が著しく優れていた。
さらに、実施例５は、アミノ基を有するシランカップリング剤を用いなかった点以外は実質的に同条件で実施した実施例１と比較して、アルキメデス密度および抗折強度が向上した。実施例６と実施例２の比較、実施例７と実施例３との比較、および、実施例８と実施例４との比較でも同様の傾向が確認できた。
（実験例３）
磁性材料と、塗料１と、塗料２と、分散剤と、を表３に記載の割合になるように秤量して混合し、磁性材料の割合が４０体積％、ＮＶ値が４０質量％である混合物を得た。分散剤としてはリン酸エステル型アニオン界面活性剤を用いた。上記した点以外は実験例１と同様とした。結果を表３に示す。
磁性材料と、塗料１と、塗料２と、分散剤と、を表３に記載の割合になるように秤量して混合し、磁性材料の割合が４０体積％、ＮＶ値が４０質量％である混合物を得た。分散剤としてはリン酸エステル型アニオン界面活性剤を用いた。上記した点以外は実験例１と同様とした。結果を表３に示す。
表３より、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす実施例９～１２は、α／（α＋β）＝０である比較例７と、α／（α＋β）＝０．８～１．０である比較例８および比較例９と、のいずれと比較しても、抗折強度が向上した。特に、実施例９～１２は、比較例７と比較すればアルキメデス密度と抗折強度との両方が優れており、比較例８および比較例９と比較すれば、抗折強度が著しく優れていた。
さらに、実施例９は、リン酸エステル型アニオン界面活性剤を用いなかった点以外は実質的に同条件で実施した実施例１と比較して、アルキメデス密度が向上した。実施例１０と実施例２との比較、実施例１１と実施例３との比較、および、実施例１２と実施例４との比較でも同様の傾向が確認できた。
（実験例４）
塗料１、２について、硬化促進剤の種類を２-エチル-４-メチルイミダゾールとし、硬化促進剤の含有量をエポキシ樹脂１００質量部に対して表４に示す値とした。なお、比較例１０～１２、実施例１３～１６では硬化促進剤を用いなかった。そして、磁性材料と、塗料１と、塗料２と、を表４に記載の割合になるように秤量し、さらに、磁性材料を１００質量部とした場合におけるアセトンの質量が表４に記載の割合となるようにアセトンを秤量して追加混合した。上記した点以外は実験例１と同様とした。結果を表４に示す。
塗料１、２について、硬化促進剤の種類を２-エチル-４-メチルイミダゾールとし、硬化促進剤の含有量をエポキシ樹脂１００質量部に対して表４に示す値とした。なお、比較例１０～１２、実施例１３～１６では硬化促進剤を用いなかった。そして、磁性材料と、塗料１と、塗料２と、を表４に記載の割合になるように秤量し、さらに、磁性材料を１００質量部とした場合におけるアセトンの質量が表４に記載の割合となるようにアセトンを秤量して追加混合した。上記した点以外は実験例１と同様とした。結果を表４に示す。
表４より、硬化促進剤を含まず、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす実施例１３～１６は、硬化促進剤を含まず、α／（α＋β）＝０である比較例１０と、硬化促進剤を含まず、α／（α＋β）＝０．８～１．０である比較例１１および比較例１２と、のいずれと比較しても、抗折強度が向上した。特に、実施例１３～１６は、比較例１０と比較すればアルキメデス密度と抗折強度との両方が優れており、比較例１１および比較例１２と比較すれば、抗折強度が著しく優れていた。
同様に、硬化促進剤を０．５質量部含み、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす実施例１７～２０は、硬化促進剤を０．５質量部含み、α／（α＋β）＝０である比較例１３と、硬化促進剤を０．５質量部含み、α／（α＋β）＝０．８～１．０である比較例１４および比較例１５と、のいずれと比較しても、抗折強度が向上した。特に、実施例１７～２０は、比較例１３と比較すればアルキメデス密度と抗折強度との両方が優れており、比較例１４および比較例１５と比較すれば、抗折強度が著しく優れていた。
同様に、硬化促進剤を１質量部含み、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす実施例２１～２４は、硬化促進剤を１質量部含み、α／（α＋β）＝０である比較例１６と、硬化促進剤を１質量部含み、α／（α＋β）＝０．８～１．０である比較例１７および比較例１８と、のいずれと比較しても、抗折強度が向上した。特に、実施例２１～２４は、比較例１６と比較すればアルキメデス密度と抗折強度との両方が優れており、比較例１７および比較例１８と比較すれば、抗折強度が著しく優れていた。
同様に、硬化促進剤を２質量部含み、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす実施例２５～２８は、硬化促進剤を２質量部含み、α／（α＋β）＝０である比較例１９と、硬化促進剤を２質量部含み、α／（α＋β）＝０．８～１．０である比較例２０および比較例２１と、のいずれと比較しても、抗折強度が向上した。特に、実施例２５～２８は、比較例１９と比較すればアルキメデス密度と抗折強度との両方が優れており、比較例２０および比較例２１と比較すれば、抗折強度が著しく優れていた。
同様に、硬化促進剤を３質量部含み、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす実施例２９～３２は、硬化促進剤を３質量部含み、α／（α＋β）＝０である比較例２２と、硬化促進剤を３質量部含み、α／（α＋β）＝０．８～１．０である比較例２３および比較例２４と、のいずれと比較しても、抗折強度が向上した。特に、実施例２９～３２は、比較例２２と比較すればアルキメデス密度と抗折強度との両方が優れており、比較例２３および比較例２４と比較すれば、抗折強度が著しく優れていた。
同様に、硬化促進剤を１０質量部含み、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす実施例３３～３６は、硬化促進剤を１０質量部含み、α／（α＋β）＝０である比較例２５と、硬化促進剤を１０質量部含み、α／（α＋β）＝０．８～１．０である比較例２６および比較例２７と、のいずれと比較しても、抗折強度が向上した。特に、実施例３３～３６は、比較例２５と比較すればアルキメデス密度と抗折強度との両方が優れており、比較例２６および比較例２７と比較すれば、抗折強度が著しく優れていた。
図１には、α／（α＋β）とアルキメデス密度の関係を硬化促進剤の含有量毎に示した。図２には、α／（α＋β）と抗折強度の関係を硬化促進剤の含有量毎に示した。
図１より、硬化促進剤の含有量が同一であれば、アルキメデス密度はα／（α＋β）が大きいほど大きくなることがわかる。また、α／（α＋β）を同一として硬化促進剤の含有量を変化させると、硬化促進剤の含有量が３質量部以上である場合には、硬化促進剤の含有量が２質量部以下である場合と比較してアルキメデス密度が低下する傾向にあることがわかる。また、硬化促進剤の含有量が２質量部以下である範囲内で硬化促進剤の含有量を変化させても、アルキメデス密度は大きく変化しないことがわかる。
図２より、硬化促進剤の含有量が同一であれば、抗折強度は０＜α／（α＋β）≦０．６の場合に大きくなることがわかる。また、α／（α＋β）を同一として硬化促進剤の含有量を変化させると、硬化促進剤の含有量が２質量部以下であれば、硬化促進剤の含有量が多いほど抗折強度が大きくなる。これに対し、硬化促進剤の含有量が３～１０質量部である範囲内で硬化促進剤の含有量を変化させても、硬化促進剤の含有量が２質量部である場合と比較して抗折強度が大きくならないことが分かる。
（実験例５）
表４に記載の硬化促進剤を含まない実施例１３～１６および比較例１０～１２の硬化条件は、１８０℃、３時間である。ここで、硬化温度を表５に示す値に変化させた点以外は実施例１３～１６および比較例１０～１２と同条件で実施した結果を表５に示す。
表４に記載の硬化促進剤を含まない実施例１３～１６および比較例１０～１２の硬化条件は、１８０℃、３時間である。ここで、硬化温度を表５に示す値に変化させた点以外は実施例１３～１６および比較例１０～１２と同条件で実施した結果を表５に示す。
表５より、硬化促進剤を含まず、硬化温度が２００℃であり、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす実施例３７～４０は、硬化促進剤を含まず、硬化温度が２００℃であり、α／（α＋β）＝０である比較例２８と、硬化促進剤を含まず、硬化温度が２００℃であり、α／（α＋β）＝０．８～１．０である比較例２９および比較例３０と、のいずれと比較しても、抗折強度が向上した。特に、実施例３７～４０は、比較例２８と比較すればアルキメデス密度と抗折強度との両方が優れており、比較例２９および比較例３０と比較すれば、抗折強度が著しく優れていた。
同様に、硬化促進剤を含まず、硬化温度が２２０℃であり、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす実施例４１～４４は、硬化促進剤を含まず、硬化温度が２２０℃であり、α／（α＋β）＝０である比較例３１と、硬化促進剤を含まず、硬化温度が２２０℃であり、α／（α＋β）＝０．８～１．０である比較例３２および比較例３３と、のいずれと比較しても、抗折強度が向上した。特に、実施例４１～４４は、比較例３１と比較すればアルキメデス密度と抗折強度との両方が優れており、比較例３２および比較例３３と比較すれば、抗折強度が著しく優れていた。
図３には、α／（α＋β）とアルキメデス密度の関係を硬化温度毎に示した。図４には、α／（α＋β）と抗折強度の関係を硬化温度毎に示した。
図３より、硬化温度が同一であれば、α／（α＋β）が大きいほどアルキメデス密度が大きくなることがわかる。また、硬化温度を１８０～２２０℃で変化させても、アルキメデス密度は大きく変化しないことがわかる。
図４より、硬化温度が同一であれば、抗折強度は０＜α／（α＋β）≦０．６を満たす場合には、α／（α＋β）＝０である場合または０．８～１．０である場合よりも抗折強度が大きくなることがわかる。また、硬化温度が１８０℃である場合と２００℃である場合とでは、抗折強度が大きく変化しないことがわかる。また、硬化温度が２２０℃である場合には、硬化温度が１８０℃または２００℃である場合と比較して、抗折強度がやや大きくなることがわかる。
なお、硬化促進剤を含まない場合には、硬化温度が２２０℃であっても抗折強度が４０ＭＰａ未満である。表４、表５より、硬化温度が２２０℃であり硬化促進剤を含まない場合（実施例４１～４４）の抗折強度は、硬化温度１８０℃であり硬化促進剤の含有量が０．５質量部である点以外は同条件で実施した場合（実施例１７～２０）の抗折強度よりも低いことがわかる。
以上より、磁性材料の種類および／または含有割合を変更しても、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たすことでアルキメデス密度および抗折強度が向上する傾向が確認された。
Claims (12)
- 磁性粉末とバインダとを含む磁心用複合材料前駆体であって、
前記バインダは、少なくとも下記（Ａ）に示すビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂と、下記（Ｂ）に示すクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、を含み、
前記ビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂の含有量をα（質量部）、前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の含有量をβ（質量部）として、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たすことを特徴とする磁心用複合材料前駆体。
- さらにアミノ基を有するシランカップリング剤を含む請求項１に記載の磁心用複合材料前駆体。
- さらにリン酸エステル型アニオン界面活性剤を含む請求項１または２に記載の磁心用複合材料前駆体。
- さらに硬化促進剤を含む請求項１～３に記載の磁心用複合材料前駆体。
- 前記硬化促進剤の含有量がエポキシ樹脂の合計含有量を１００質量部として０．５～１０質量部である請求項４に記載の磁心用複合材料前駆体。
- 磁性粉末とバインダとを含む磁心用複合材料であって、
前記バインダは、少なくとも下記（Ａ）に示すビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂と、下記（Ｂ）に示すクレゾールノボラック型エポキシ樹脂と、を含み、
前記ビスフェノールＡ骨格およびポリプロピレングリコール骨格を有するエポキシ樹脂の含有量をα（質量部）、前記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の含有量をβ（質量部）として、０＜α／（α＋β）≦０．６を満たすことを特徴とする磁心用複合材料。
- さらにアミノ基を有するシランカップリング剤を含む請求項６に記載の磁心用複合材料。
- さらにリン酸エステル型アニオン界面活性剤を含む請求項６または７に記載の磁心用複合材料。
- さらに硬化促進剤を含む請求項６～８に記載の磁心用複合材料。
- 前記硬化促進剤の含有量がエポキシ樹脂の合計含有量を１００質量部として０．５～１０質量部である請求項９に記載の磁心用複合材料。
- 請求項６～１０のいずれかに記載の磁心用複合材料を有する磁心。
- 請求項６～１０のいずれかに記載の磁心用複合材料を有する電子部品。
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